[发明专利]一种卫星用器件抗辐射能力的评估方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星用器件风险评估技术领域，具体涉及一种卫星用器件抗辐射能力的评估方法及其系统。

背景技术

卫星系统使用大量半导体集电路，如微处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、存储器(Memory)、及门电路等，但应用在卫星上的半导体集成电路在空间将遭遇非常恶劣的环境，如辐射环境、热真空环境、微流星/空间碎片环境等。

空间辐射环境将会引起半导体集成电路电离损伤及(/或)原子位移损伤。原子位移损伤是高能质子入射半导体材料后原子移位，造成晶格缺陷，导致器件性能下降，移位损伤是累积效应，即累积到一定注量也会导致器件失效；电离损伤包括总剂量效应损伤和单粒子效应损伤。总剂量效应损伤主要是由空间的质子或电子入射半导体器件、在器件氧化层和界面态诱生电子-空穴对，导致器件电性能退化。单粒子效应是指单个高能粒子入射半导体器体导致器件存储单位的状态发生变化、或逻辑状态发生变化、或其它如功能中止等现象，单粒子效应包括单粒子翻转(SEU)、单粒子闩锁(SEL)、单粒子功能中止(SEFI)、单粒子烧毁(SEB)等，单粒子效应是瞬态效应，即器件在空间发生单粒子的概率是随机的，单粒子效应主要由空间的重离子及高能质子引起的。

在地面开展电离损伤及(/或)原子位移损伤等空间环境效应试验来科学有效地评估卫星用器件抗辐射能力，是卫星选用元器件的关键环节，也是卫星高可靠的重要保障。目前，我国已具备了总剂量效应试验，及重离子引起的单粒子效应试验的能力、方法及手段，可通过上述试验对卫星用器件的抗辐射能力进行评估。但是，由于还不具备质子引起单粒子效应试验的设备能力及手段，因此，通过在地面开展质子单粒子效应试验，计算质子单粒子翻转率来计算空间辐射环境中质子单粒子事件的概率，从而评估卫星用器件的抗辐射能力的方法还无法实现。

现有技术中虽存在着不通过在地面开展质子单粒子效应试验，而直接基于其他试验数据推算质子单粒子翻转率的经验算法，例如：

J.Barak等人提出了一种基于重离子单粒子效应试验数据推算质子的经验算法：

σP(∞)=2.22×10-5σh/L0.252]]>

σ_p(∞)：为质子单粒子翻转极根截面，σ_h：为重离子单粒子翻转饱和截面；

Petersen等人提出了一种基于重离子单粒子效应试验数据据推算质子的阈值经验算法，L₀被定义为单粒子翻转饱和截面面的10％处所对应的重离子的LET值：

A＝L₀+15

基中：A是质子能量在∞时的单粒子翻转截面，也称极限截面；L₀被定义为单粒子翻转饱和截面面的10％处所对应的重离子的LET值。但是，经验算法会导致数量级的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需在地面开展质子单粒子效应试验，用重离子实验数据推算质子单粒子翻转率来评估卫星用器件的抗辐射能力的方法，以弥补现有技术中存在的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种卫星用器件抗辐射能力的评估方法，包括步骤：

S1.对待测器件进行重离子单粒子效应试验，获取试验数据；

S2.根据所述试验数据，推演质子单粒子翻转截面表达式；

S3.根据所述质子单粒子翻转截面表达式以及质子单粒子翻转率计算公式，计算所述质子单粒子翻转率；

S4.根据所述质子单粒子翻转率，评估所述待测器件的抗辐射能力。

其中，所述步骤S2进一步包括：

S2.1利用Weibull函数拟合所述试验数据，得出尺度参数以及形状参数；

S2.2根据所述试验数据以及诉述尺度参数、形状参数，推演质子单粒子翻转截面表达式。